Расчет вращающейся печи для спекания боксита производительностью по спеку (стр. 4 из 8)
кг.Всего количество Na2O в шихте должно быть равно
8,91+1,318+32,03=42,26 кг.
С учетом того, что в оборотном растворе часть Na2O уже связана в метаалюминат с 12,0 % Al2O3, количество несвязанного Na2O составит
кг.Исходя из практических данных, примем степень извлечения Na2O в раствор 85%. Тогда его количество, поступающего с оборотным раствором на формирование шихты, составит 42,26×0,85=35,921 кг.
Количество оборотного раствора с учетом концентрации Na2O в нем равно 0,21 кг/л равно
л.При плотности раствора 1,337 кг/л его масса составит 145,395×1,337=194,392 кг.
В растворе присутствует метаалюминат натрия в количестве
210 – 202,7=7,3 г/л Na2O общей массой 7,3×145,395=1061,384 г=1,061 кг.
Тогда с оборотным раствором будет подано свободной Na2O в количестве
35,921 – 1,061=34,86 кг.
Состав и количество оборотного маточного раствора представим в табл. 9.
Таблица 9.
Состав и количество оборотного раствора
| Всего | Al2O3 | Na2O | CO2 | H2О | |
| Содержание, г/лСодержание, %Количество, кг. | 1337100194,392 (145,392) | 12,00,91,75 | 21015,730,52 | 1309,819,05 | 98573,6143,07 |
Дополнительно в шихту необходимо ввести 42,26 – 34,86=7,4 кг. Na2O. Если учесть, что молекулярная масса Na2O составляет 62, а соды Na2CO3 – 106, то дополнительно следует подать 
кг кальцинированной соды или
7,4 – 4,328=3,07 кг Na2O.
При наличии в ней до 2 % примесей (исходные данные) ее количество составит 
кг. Расчетный состав и количество соды приведены в табл. 10.
Таблица 10.
Состав и количество кальцинированной соды
| Всего | Na2O | CO2 | Прочие | |
| Содержание, %Количество, кг. | 1004,416 | 69,523,07 | 28,481,258 | 1,990,088 |
4,328 – 3,07=1,258
Определяем концентрацию оборотного раствора для обеспечения пониженной влажности шихты, значение которой из практических данных принимаем равным 36 %.
Таблица 11.
Состав и количество оборотного раствора после выпаривания
| Всего | Al2O3 | Na2O | CO2 | H2О | |
| Содержание, г/л Содержание, % Количество, кг. | 1628 100 134,34 | 21,21 1,3 1,75 | 369,86 22,72 30,52 | 230,86 14,18 19,05 | 1006,1 61,8 83,02 |
143,07 – 60,05=83,02
Общая масса шихты, состоящей из боксита влажностью 10 %, белого шлама, известняка, оборотного раствора и соды, равна
100×1,1 + 3,194 + 10,5 + 194,392 + 4,116 = 322,202 кг.
При этом количество внешней влаги в шихте равно 10 + 0,735 + +0,625+143,07 =154,43 кг.
Количество влаги, которое должно быть в шихте, составит 322,202×0,36= =115,993 кг.
Следовательно, оборотный раствор перед поступлением на шихтовку должен пройти обработку выпариванием. Определим количество воды, которое подлежит выпариванию.
Если обозначим необходимое количество влаги в шихте X,тогда
отсюда X = 94,38 кг и подлежит выпариванию 154,43 – 94,38=60,05 кг воды.
Состав и количество оборотного раствора после выпаривания представлены в табл. 11.
На основании результатов расчетов составляют полный состав шихты для спекания (табл. 12).
Таблица 12.
Состав шихты для спекания бокситов
| Состав | ВсегоКг % | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | CO2 | Nа2О | H2Oсв | H2Oвн | Прочие | |
| Боксит(вл)ИзвестнякБелыйшламОборотн.растворСодакальцини-рованнаяИтого | 11010,53,194194,3924,416322,5 | 34,323,280,3760,651,38100 | 51,9-0,7991,75-54,45 | 4,20,1790,639--5,0 | 23,0----23,0 | 1,7----1,7 | 45,365---9,365 | 3,144,216-19,051,2627,66 | --0,73530,523,0734,33 | 11,26-0,287--11,55 | 100,80,625143,07-154,43 | 0,80,116--0,0881,004 |
4. Расчет конечных продуктов
В основе расчетов лежат следующие допущения:
1. Из шихты в спек переходят все компоненты за исключением СО2; и Н2О, которые полностью переходят в газы.
2. Часть шихты переходит в пыль. Состав пыли близок к составу исходной шихты с учетом ее обезвоживания.
3. Пыль является оборотным продуктом, и ее полностью возвращают в агрегат.
Для упрощения расчетов принимаем, что пылеунос из рабочего пространства печи составляет 20 % от массы сухой шихты. Определим количество пыли, находящейся в обороте при непрерывном режиме работы агрегата.
В первый цикл из исходных материалов (322,5 – 154,43)=168,07 кг будет унесено в пыль 168,07×0,2=33,6 кг.
Во втором цикле загрузки в пыль перейдет (168,07+33,6)×0,2=40,33 кг.
При третьем цикле - (168,07+40,33)×0,2=41,68 кг, а при четвертом - (168,07+41,68)×0,2=41,95 кг.
Принимаем, что в обороте присутствует 41,95 кг пыли.
Результаты расчетов состава спека, пыли и отходящих технологических газов сведены в табл. 13, табл. 14, табл. 15.
Произведем расчет рационального состава спека.
Количество Na2O×Al2O3 в спеке, имеющего молекулярную массу 164, с учетом содержания Al2O3 (см. табл. 12) молекулярной массой 102, составит
кг. Тогда количество Na2O в этом соединении равно87,55 –54,45=33,1 кг.
• Количество Na2О×Fe2O3 в спеке, имеющего молекулярную массу 222, с учетом содержания Fe2O3 (см. табл. 12) молекулярной массой 160, равно
кг. Тогда количество Na2О в соединении составит31,91–23=8,91кг.
• Количество Na2O×TiO2 в спеке, имеющего молекулярную массу 142, с учетом содержания TiO2 молекулярной массой 80, равно
кг. Тогда количество Na2O в этом соединении составит3,01 – 1,7=1,32 кг.
Всего Na2O в этих соединениях составляет 33,1+8,91+1,32=43,33 кг.
• Количество 2СаО×SiO2 в спеке, имеющего молекулярную массу 172, с учетом содержания кремнезема (см. табл. 12) молекулярнои массой 112, равно
кг. Тогда количество SiO2 в этом соединении составляет14,38 – 9,365=5,02 кг.
Результаты расчетов сведены в табл. 16.
Полный материальный баланс процесса спекания без учета процесса горения топлива представлен в табл. 17.
Таблица 13.
Состав и количество спека
| Всего | Аl2O3 | Fe2O3 | SiO2 | ТiО2 | CaO | Na2O | Проч. | |
| Количество, кг Содержание, % | 128,8100 | 54,4542,27 | 2317,86 | 5,03,88 | 1,71,32 | 9,3657,27 | 34,3326,65 | 1,0040,7 |
Таблица 14.
Состав и количество пыли
| Всего | Аl2O3 | Fe2O3 | SiO2 | ТiО2 | CaO | СО2 | Na2O | Проч. | |
| Количествоспека с учетом обезвоживанияКоличествопыли, кгСодержание,% | 156,541,95100 | 54,4514,5934,79 | 236,1714,7 | 51,343,19 | 1,70,461,09 | 9,3652,515,98 | 27,667,4117,67 | 34,339,221,94 | 1,0040,270,64 |
Таблица 15.
Состав и количество технологических газов
| Всего | СО2 | Н2О | |
| Количество, кг | 193,64 | 27,66 | 165,98 |
| Объем, м3 | 220,63 | 14,08 | 206,55 |
| Состав: | |||
| % вес | 100,00 | 14,28 | 85,72 |
| % объемн. | 100,00 | 6,38 | 93,62 |
Таблица 16.
Рациональный состав спека, кг
| Соединения | Всего | Аl2O3 | Fe2O3 | SiO2 | ТiО2 | CaO | Na2O | Прочие |
| Na2О×Аl2O3 | 87,55 | 54,45 | - | - | - | - | 33,1 | - |
| Na2О×Fe2O3 | 31,91 | - | 23 | - | - | - | 8,91 | - |
| Na2О×ТiО2 | 3,01 | - | - | - | 1,7 | - | 1,32 | - |
| CaO×SiO2 | 14,38 | - | - | 5,02 | - | 9,365 | - | - |
| Прочие | 1,004 | - | - | - | - | - | - | 1,004 |
| Итого | 137,85 | 54,45 | 23 | 5,02 | 1,7 | 9,365 | 43,33 | 1,004 |
Таблица 17.
Материальный баланс процесса спекания (без учета процесса горения топлива)
| № | Материалыи продукты | ВсегоКг % | Аl2O3 | SiO2 | Fe2O3 | ТiО2 | CaO | СО2 | Na2O | H2Oсвяз | H2Oвн | Прочие | |
| Поступило | |||||||||||||
| 12345 | Боксит влажныйИзвестнякБелый шламОборотный растворСода кальциниров. Итого | 11010,53,194194,394,416322,5 | 34,323,280,3760,651,38100 | 51,9-0,7991,75-54,45 | 4,20,1790,639--5,0 | 23----23 | 1,7----1,7 | 45,365---9,365 | 3,144,216-19,051,2627,66 | --0,73530,523,0734,33 | 11,26-0,287--11,55 | 100,80,625143,07-154,43 | 0,80,116--0,0881,004 |
| Поступило | |||||||||||||
| 123 | СпекПыльГазыНевязка Итого | 128,841,95193,64-41,95322,5 | 39,9413,0160,41-12,99100 | 54,4514,59--14,5954,45 | 5,01,34--1,345,0 | 236,17--6,1723 | 1,70,46--0,461,7 | 9,3652,51--2,519,365 | -7,3227,66-7,3227,66 | 34,339,2--9,234,33 | --165,98-165,98 | ----- | 1,0040,27--0,271,004 |
5. Расчет горения топлива